一种单柱式直流电压发生器的制作方法

本实用新型涉及直流高压试验设备领域，具体涉及一种单柱式直流电压发生器。

背景技术：

直流电压发生器是直流高电压试验研究的必要设备。其功能是开展直流耐压、间隙放电、直流电晕、直流局放、直流极性转换、冲击叠加直流等的试验研究工作。

在我国，发展特高压直流输电正如火似荼的发展。高压研究领域和生产企业已经重视直流高压的试验研究，国内的不少高压实验室都配备了直流高压发生器，为促进特高压直流输电技术起着重要作用。

目前国内高压直流电压发生器通常有两种，一种采用户内直流电压发生器，缺点是结构复杂、体积庞大，由于受到结构影响，只能在室内空间有限移动，拆卸安装极为不便。第二种采用户外直流电压发生器，除了上述第一种缺点，还与地面基础固定，无法移动。随着国内外直流线路的增多，现场维护已成为必要环节，而两种直流电压发生器均无法满足现场的特高压直流相关科研试验研究。此外，现有的高压直流电压发生器不管哪种结构其部件数量至少上百种，总重量至少在15T以上，安装时间至少需要7天，安装繁琐。同时需要大量包装箱及卡车进行运输，当然运输费用也较昂贵。

随着国家电网发展，有效提高维修效率，减少不必要的浪费，因此，研发一套同时具有可转换场地的可移式且可快速安装、拆卸的的单柱式直流电压发生器至关重要。

技术实现要素：

[要解决的技术问题]

本实用新型的目的是解决上述现有技术问题，提供一种单柱式直流电压发生器。

[技术方案]

为了达到上述的技术效果，本实用新型采取以下技术方案：

一种单柱式直流电压发生器，它从上至下依次由均压罩、发生器本体和直流底座组成，所述发生器本体包括绝缘筒体、上固定罩及固定安装在上固定罩上并竖直设置于绝缘筒体内部的交流柱、直流柱和高压整流硅堆柱；所述交流柱与直流柱设置在绝缘筒体内部的一侧，高压整流硅堆柱设置在另一侧并与交流柱、直流柱的距离一致；高压整流硅堆柱分别与直流柱、交流柱电气连接；所述交流柱包括滤波电容器、倍压电容器、设置在滤波电容器上的交流上支柱和设置在倍压电容器下的交流下支柱，所述滤波电容器设置在倍压电容器之上；所述直流柱包括滤波电容器，设置在滤波电容器上的直流上支柱和设置在滤波电容器下的直流下支柱；所述交流柱与直流柱之间的距离≥200mm；所述高压整流硅堆柱的极性转换结构件与极性转换装置相连，所述极性转换装置设置在所述直流底座内，采用快速插拔结构；所述发生器本体密封设置，所述发生器本体内充满绝缘气体。

本实用新型更进一步的技术方案，所述均压罩为双环罩，所述双环罩的规格均为环罩直径为2800mm、环曲率半径R为300mm。

实用新型更进一步的技术方案，所述绝缘筒体内还设有测量电阻柱和耦合电容器；所述测量电阻柱和耦合电容器设置在直流柱附近。

实用新型更进一步的技术方案，所述绝缘筒体内径≥Φ800mm。

实用新型更进一步的技术方案，所述直流柱下支柱抽头与高压整流硅堆柱连接；所述高压整流硅堆柱的硅堆端通过变压器连接毫安表。

实用新型更进一步的技术方案，所述绝缘筒体顶部和底部分别设置盖板和底板。

实用新型更进一步的技术方案，所述绝缘气体为六氟化硫或氮气。

实用新型更进一步的技术方案，所述直流底座下面均匀安装有4只可移式车轮和4只固定式支撑脚。

实用新型更进一步的技术方案，所述极性转换装置为气动、液压或电动装置。

下面将详细地解释本实用新型。

本实用新型的的直流电压发生器整体为一体化结构，其直流底座下面均匀安装有4只可移式车轮，可根据用户需要进行推移；同时直流底座下还设有4只固定式支撑脚，当用户推移到位后可以起到支撑作用，使车轮不会因长期受力而减少寿命。此结构底座户内户外均可使用。

本实用新型使用的高压整流硅堆柱是可快速极性转换的硅堆柱，硅堆柱的转换结构件与极性转换装置相连，由极性转换装置作为动力源驱动高压硅堆进行极性转换。硅堆极性转换时间小于3秒。极性转换装置设计在直流电压发生器底部采用快速插拔结构设计，在运输到现场时可快速连接使用。

由于此单柱式直流高电压发生器为一种可在多个地方转场使用的设备，必须考虑到运输及安装的适用性，同时还得满足低局放性能，所以在均压罩的设计上要求重量轻，且满足电场的情况下尺寸尽可能的小。本实用新型利用先进的Ansoft软件，以有限元法计算三维空间电场分布。经多次优化后，确定本体均压罩采用环罩直径为2800mm、环曲率半径R为300mm的双环罩进行屏蔽均压。该低局放单柱式直流电压发生器在1200kV电压下均压罩表面的表面起始场强为24.7kV/cm；最大场强为15.4kV/cm。由此可见，本实用新型的双环均压罩表面的最大场强远低于起始场强，将保证设备在最高运行电压下不会起晕。

本实用新型与现有技术相比，具有以下的有益效果：

发生器本体是本实用新型结构的关键。本实用新型的发生器本体结构可利用先进的Ansoft软件，多次分析，最终确定最优的结构方案。在绝缘筒体内充入绝缘气体，本实用新型采用绝缘气体不会因为将部件融合在一起而发生部件之间闪络放电。绝缘气体优选六氟化硫气体和氮气，更优选使用六氟化硫气体，因为六氟化硫气体绝缘水平高出空气数倍，绝缘效果较好。使用绝缘气体填充并配合各结构之间的位置，当直流发生器在升压至1200kV时所有结构间电场不超过12kV/cm，从而有效控制了直流电压发生器内部局放，保证直流电压发生器的低局放水平。

现有1200KV直流电压发生器多为分体式或者一体式，分体式直流电压发生器体积长一般在15米以上，宽一般在4米以上，高一般在9米以上；一体式直流电压发生器体积长一般在9米以上，宽一般在4米以上，高一般在10米以上。由此可见现有的直流电压发生器一般体积较大。由于本实用新型的结构设置，可以使本实用新型的直流电压发生器的长度最短为3米，宽度最短为3米，高度最短为9米。并且由于本实用新型并没有使用现有技术中的绝缘油及部件绝缘筒体，简化了直流电压发生器结构的同时，还大幅度降低了该设备的重量，可以使得本实用新型的直流电压发生器轻至5.5T左右。并且重量减轻后还有利于现场安装时使用常规吊车。此外，虽然本实用新型的直流电压发生器结构发生了巨大的变化，但是该直流电压发生器电压仍可高达1200kV、电流为12mA。

本实用新型的单柱式直流电压发生器同时具有可移动性、可快速极性转换、低局放性、整体型、高电压等特点，可实现电网线路现场维护及检修，有效避免各种线路上的大型试品设备来回运输等带来的高额运输费用及运输难题，同时有效缩短了设备检修周期，为线路可靠运行提供了有力保障。

综上所述，本实用新型的单柱式直流电压发生器结构紧凑，体积小，部件少、重量轻、运输方便，安装方便。

附图说明

图1为本实用新型单柱式直流电压发生器的剖视图结构示意图；

图2为本实用新型单柱式直流电压发生器的仰视图结构示意图；

图3为本实用新型单柱式直流电压发生器的原理图；

附图标记说明如下：

1为均压罩，2为发生器本体，21为上固定罩，22为高压整流硅堆柱，23为交流柱，24为直流柱，25为绝缘筒体，3为直流底座，4为可移式车轮，5为固定式支撑脚。

具体实施方式

下面结合本实用新型的实施例对本实用新型作进一步的阐述和说明。

实施例：

一种如图1～2所述的单柱式直流电压发生器，它从上至下依次由均压罩1、发生器本体2和直流底座3组成，所述发生器本体包括绝缘筒体25、上固定罩21及固定安装在上固定罩上并竖直设置于绝缘筒体内部的交流柱23、直流柱24和高压整流硅堆柱22；所述交流柱与直流柱设置在绝缘筒体内部的一侧，高压整流硅堆柱设置在另一侧并与交流柱、直流柱的距离一致；高压整流硅堆柱分别与直流柱、交流柱电气连接；所述交流柱包括滤波电容器、倍压电容器、设置在滤波电容器上的交流上支柱和设置在倍压电容器下的交流下支柱，所述滤波电容器设置在倍压电容器之上；所述直流柱包括滤波电容器，设置在滤波电容器上的直流上支柱和设置在滤波电容器下的直流下支柱；所述交流柱与直流柱之间的距离≥200mm；所述高压整流硅堆柱的转换结构件与极性转换装置相连，所述极性转换装置设置在所述直流底座内，采用快速插拔结构；所述发生器本体密封设置，所述发生器本体内充满绝缘气体；本实用新型的另一个优选实施方案，所述均压罩为双环罩，所述双环罩的规格均为环罩直径为2800mm、环曲率半径R为300mm。使用本实施例规格双环均压罩，其表面的最大场强远低于起始场强，将保证设备在最高运行电压下不会起晕。

本实用新型的另一个优选实施方案，所述绝缘筒体内还设有测量电阻柱和耦合电容器；所述测量电阻柱和耦合电容器设置在直流柱附近。使用该测量电阻柱耦合电容器可使本实用新型设备具有可测量的优势。有利于为用户提供实时数据，便于监测。

本实用新型的另一个优选实施方案，所述绝缘筒体内径≥Φ800mm。

本实用新型的另一个优选实施方案，所述直流柱下支柱抽头与高压整流硅堆柱连接；所述高压整流硅堆柱的硅堆端通过变压器连接毫安表。

本实用新型的另一个优选实施方案，所述绝缘筒体顶部和底部分别设置盖板和底板。

本实用新型的另一个优选实施方案，所述绝缘气体为六氟化硫或氮气。

本实用新型的另一个优选实施方案，所述直流底座下面均匀安装有4只可移式车轮4和4只固定式支撑脚5。

实用新型更进一步的技术方案，所述极性转换装置为气动、液压或电动装置。本实用新型的单柱式直流电压发生器采用如图3所示的三级单边倍压回路，可保证该单柱式直流电压发生器具有较高的高压。图中，A为直流电流测量端，B为直流电压测量端，D为局部放电测量端，G为硅堆，Zm为阻抗匹配器，r₁为低压臂电阻，r₂为直流取样电阻，K为快速接地开关，C₃为耦合电容器，C₂为滤波电容器，C₁为充电电容器即倍压电容器，R₆为测量电阻，R₅为屏蔽电阻，R₄为开关内部放电电阻，R₃为保护电阻2，R₂为保护电阻1，R₁为变压器保护电阻，T₂为变压器，KM₂为接触器2，T₁为调压器，KM₂为接触器1。本实用新型的发生器本体侧面还分别设有变压器接口和接地接口。

该单柱式直流电压发生器可使用长×宽×高为3m×3m×9m的结构；直流底座长×宽为4000mm×4000mm；绝缘筒体采用内径为Φ800绝缘套管制作；本体均压罩采用φ2800mm/R300mm的双环罩进行屏蔽均压。优选使用绝缘气体为六氟化硫。采用上述结构的单柱式直流电压发生器结构紧凑，体积小，部件少、重量轻、运输方便，安装方便。

尽管这里参照本实用新型的解释性实施例对本实用新型进行了描述，上述实施例仅为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。